电暖气的控制电路和控制方法与流程

本发明涉及电电暖气领域，具体而言，涉及一种电暖气的控制电路和控制方法。

背景技术：

现有技术中的电暖器分为两种，一种是电子式，另一种为机械式。电子式的电暖气为实现精确控温，需要利用主控芯片，同时需要专业的程序员去编写程序来实现精确控温，生产制造和售后维修均需要非常专业的技术人员，一般维修人员不能满足要求，同时生产成本非常高。机械式电暖器为实现控制温度，利用控温旋钮实现控制温度，当温度升高到一定程度，控温旋钮内部的弹片弹开，停止为发热丝供电，不能精确的控制温度，弹片精度差，误差也大；并且，现有技术中多档位机械式电暖气，需要通过改变接入电路的发热体数量来改变档位，在低档位时功率非常低，无法实现快速发热和精确控温。

针对现有技术中机械式电暖气控制温度精度差的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电暖气的控制电路和控制方法，以至少解决现有技术中机械式电暖气控制温度精度差的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电暖气的控制电路，包括：采集电路，用于采集环境信息和档位信息，基于所述环境信息和所述档位信息输出档位电压；电压生成电路，用于生成基准电压；处理器，分别与所述采集单元和所述电压生成单元连接，用于比较所述档位电压和所述基准电压，以生成控制信号；开关电路，连接在所述比较器和所述发热体之间，用于在所述控制信号的控制下，开启或关断发热体的加热。

进一步地，所述采集电路包括：第一直流电源；档位开关，包括档位端和多个档位电阻，所述档位端的第一端与所述第一直流电源连接，所述档位端的第二端能够与各个档位电阻的第一端连接，所述多个档位电阻的第二端均连接于第一节点，其中，所述档位信息用所述档位端当前连接的档位电阻来表示；温感电阻，第一端与所述第一节点连接，第二端接地，所述温感电阻用于将采集的环境温度转换为温度电压信号，其中，所述环境信息包括所述温度电压信号；

其中，所述第一节点用于输出档位端当前连接的档位电阻和所述温感电阻分压形成的所述档位电压。

进一步地，所述档位开关为波档开关，所述温感电阻为正比例电阻或热敏电阻。

进一步地，所述档位电阻为金属膜电阻。

进一步地，所述处理器包括：比较器，其中，所述采集电路与所述比较器的第一输入端连接，所述电压生成模块与所述比较器的第二输入端连接，所述比较器用于在所述档位电压达到所述基准电压的情况下生成高电平的控制信号，在所述档位电压未达到所述基准电压的情况下生成低电平的控制信号。

进一步地，所述开关电路包括：驱动电路，与所述比较器的输出端连接，用于接收所述比较器的输出信号；继电器，与所述驱动电路连接，所述驱动电路用于在接收到所述高电平的控制信号的情况下驱动所述继电器关闭；所述驱动电路用于在接收到所述低电平的控制信号的情况下驱动所述继电器开通。

进一步地，所述驱动电路包括：第一三极管，基极与所述比较器的输出端连接，发射极接地，集电极通过第一电阻与第二直流电源连接；第二三极管，基极与所述第一三极管的集电极连接，集电极与所述第二直流电源连接；所述开关电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极与所述第二三极管的发射极连接。

进一步地，所述继电器包括线圈、第一触点和第二触点，其中，所述第一二极管的正极与所述继电器的线圈的第一端连接，所述第一二极管的负极与所述继电器的线圈的第二端连接；所述继电器的第一触点与交流电的火线连接，第二触点与所述加热体的第一端连接；所述加热体的第二端与所述交流电的零线连接。

进一步地，所述加热体包括一个加热丝。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电暖气的控制方法，包括：采集环境信息和档位信息，基于所述环境信息和所述档位信息输出档位电压；比较所述档位电压和所述基准电压，以生成控制信号；在所述控制信号的控制下，开启或关断发热体的加热。

在本发明实施例中，在采集环境信息和档位信息之后，可以基于环境信息和档位信息输出档位电压；进而根据输出的档位电压，比较档位电压和基准电压，以生成控制信号，以通过生成的控制信号控制开关电路开启或关断发热体的加热；进而在控制信号的控制下，开启或关断发热体的加热。采用本发明，可以通过档位电压和基准电压的比较结果，生成不同的控制信号以开启或关断发热体的加热，较好的控制了机械式电暖器的温度，提高了机械式电暖气控制温度的精度，达到了快速加热的目的，维修较为简便，成本较低，进而解决了现有技术中机械式电暖气控制温度精度差的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种电暖气的控制电路的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的电暖气的控制电路的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种电暖气的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电暖气的控制电路，如图1所示，该电路可以包括：

采集电路102，用于采集环境信息和档位信息，基于环境信息和档位信息输出档位电压；

电压生成电路104，用于生成基准电压；

处理器106，分别与采集单元和电压生成单元连接，用于比较档位电压和基准电压，以生成控制信号；

开关电路108，连接在比较器和发热体之间，用于在控制信号的控制下，开启或关断发热体的加热。

通过本发明上述实施例，在采集电路102采集环境信息和档位信息之后，可以基于环境信息和档位信息输出档位电压；处理器106根据采集电路102输出的档位电压和电压生成电路10生成基准电压，比较档位电压和基准电压，以生成控制信号，以通过生成的控制信号控制开关电路开启或关断发热体的加热；开关电路108在控制信号的控制下，开启或关断发热体的加热。采用本发明，可以通过档位电压和基准电压的比较结果，生成不同的控制信号以开启或关断发热体的加热，解决了现有技术中机械式电暖气控制温度精度差的技术问题，较好的控制了机械式电暖器的温度，提高了机械式电暖气控制温度的精度，达到了快速加热的目的，维修较为简便，成本较低。

可选的，上述采集电路在采集到环境信息和档位信息后，将采集到的环境信息转换为电信号，将采集到的档位信息转换为不同的电阻值，并通过转换后的电信号和转换后的电阻值，计算输出档位电压。

上述电压生成电路在生成基准电压之后，该基准电压不再发生改变。需要说明的是，上述基准电压可以预先设置。上述基准电压可以由各种方法产生，如利用TL431产生基准电压，或利用稳压管产生基准电压，或利用二极管产生基准电压。上述基准电压的电压值也是多样的，但需符合以下两个条件：一是，一经产生后就不在变更，且也不会随外界环境而改变；二是，电压值不能大于比较器的供电电压。

上述处理器可以为比较器，上述比较器包括但不局限于电压比较器、单线比较器、迟滞比较器和双限比较器。

可选的，电压比较器在接收到档位电压与基准电压之后，将接收到的档位电压和基准电压与其自身的参考固定电压进行比较，相应的输出高电平或低电平，将生成的高电平或低电平作为控制信号。

上述开关电路可以包括三极管、二极管、和\或单刀开关。可选的，可以通过控制信号的电平高低，导通或关断三极管、二极管、和\或单刀开关，进而开启或关断发热体的加热。上述三极管包括但不局限于硅三极管和锗三极管。上述二极管包括但不局限于普通二极管和双向二极管。上述单刀开关可以为单刀双掷开关。上述加热体可以为金属加热体，如紫铜加热体、铝钛合金加热体、钢杯加热体和铸铝加热体，也可以为非金属加热体，如水晶加热体。

采用本发明上述实施例，可以通过档位电压和基准电压的比较结果，生成不同的控制信号以开启或关断发热体的加热，以较低的成本实现了精确控制机械式电暖气温度的目的。

进一步地，采集电路包括：第一直流电源；档位开关，包括档位端和多个档位电阻，档位端的第一端与第一直流电源连接，档位端的第二端能够与各个档位电阻的第一端连接，多个档位电阻的第二端均连接于第一节点，其中，档位信息用档位端当前连接的档位电阻来表示；温感电阻，第一端与第一节点连接，第二端接地，温感电阻用于将采集的环境温度转换为温度电压信号，其中，环境信息包括温度电压信号；其中，第一节点用于输出档位端当前连接的档位电阻和温感电阻分压形成的档位电压。

采用本发明，可以根据档位端当前连接的档位电阻表示的档位信息和温感电阻采集的环境信息，输出档位电压，方法较为简便，易于实施。

进一步地，档位开关为波档开关，温感电阻为正比例电阻或热敏电阻。

采用本发明，通过波档开关和正比例电阻或热敏电阻，可以准确的采集环境信息和档位信息，进而可以根据采集的信息获得输出档位电压，方法较为灵活，且方便售后维修。

进一步地，档位电阻为金属膜电阻。

需要说明的是，金属膜电阻的精度为1％(其为金属膜电阻本身的精度)。

采用本发明，通过采用金属膜电阻，降低了档位开关的成本。

进一步地，处理器包括：比较器，其中，采集电路与比较器的第一输入端连接，电压生成模块与比较器的第二输入端连接，比较器用于在档位电压达到基准电压的情况下生成高电平的控制信号，在档位电压未达到基准电压的情况下生成低电平的控制信号。

采用本发明，通过比较器比较档位电压和基准电压，并在档位电压达到基准电压的情况下，生成高电平的控制信号；在档位电压未达到基准电压的情况下，生成低电平的控制信号，生成控制信号的方法较为简便。

进一步地，开关电路包括：驱动电路，与比较器的输出端连接，用于接收比较器的输出信号；继电器，与驱动电路连接，驱动电路用于在接收到高电平的控制信号的情况下驱动继电器关闭；驱动电路用于在接收到低电平的控制信号的情况下驱动继电器开通。

上述继电器包括但不局限于：电磁式继电器、干簧式继电器、磁保持湿簧式继电器、步进继电器和固态继电器。

采用本发明，通过开关电路开启或关断发热体的加热，方法较为灵活，准确度精度较高。

进一步地，驱动电路包括：第一三极管，基极与比较器的输出端连接，发射极接地，集电极通过第一电阻与第二直流电源连接；第二三极管，基极与第一三极管的集电极连接，集电极与第二直流电源连接；开关电路还包括第一二极管，第一二极管的正极接地，第一二极管的负极与第二三极管的发射极连接。

采用本发明，通过第一三极管和第二三极管驱动继电器的开启与关闭，成本较低，方法较为灵活，控制精度与准确度较高。

进一步地，继电器包括线圈、第一触点和第二触点，其中，第一二极管的正极与继电器的线圈的第一端连接，第一二极管的负极与继电器的线圈的第二端连接；继电器的第一触点与交流电的火线连接，第二触点与加热体的第一端连接；加热体的第二端与交流电的零线连接。

采用本发明，通过继电器的开启和关闭，来接入或断开加热体，无需芯片和程序来处理，仅通过硬件尽可以实现温度的控制，使得机械式电暖气控温精度更高、成本更低，维修更方便。

进一步地，加热体包括一个加热丝。

由于现有技术中，机械式的电暖器发热体是由多个发热丝组成的，1档一个发热丝，2档2个发热丝，每增加一档就增加一个发热丝。采用本发明的机械式电暖器，加热体只包括一个发热丝，成本较低，并且由于所有档位均只有一个发热丝，使得所有档位都是一个功率，进而可以使得所有档位均能快速的发热。

下面结合图2详述本发明实施例，如图2所示：

基准电压模块201产生一个基准电压(基准电压值不大于比较器202的供电电压VCC)。

需要说明的是，图2中12V和电压VCC等都是固定的电压不可变动，但其值可以改变。

档位输入模块203包括温度采集模块2031(上述温度采集模块包括NTC电阻，即上述的温感电阻)和档位采集模块2033。档位输入模块203通过温度采集模块2031内部的NTC电阻和档位采集模块2033内部的电阻进行分压，使得档位输入模块203产生一个可变的电压，该电压的值在相同的环境温度下会随着分压电阻阻值的不同而不同。

需要说明的是，NTC电阻的阻值跟环境温度成反比，当环境温度升高时，NTC电阻的阻值将会减小；当环境温度下降时，其NTC电阻值反而升高。

档位采集模块203采用的是波档开关，波档开关的公共端接VCC，档位端接不同的金属膜电阻，所有的金属膜电阻精度为1％且一同接在NTC电阻上，NTC电阻另一端接一个固定电压。当用户通过波档开关选择档位时，旋动波档开关，无论是几档，都会有一个固定的电阻会接入电路中，该固定的电阻接入电路后与NTC电阻产生一个固定的分压比例关系，该关系式是固定的。因此，只要环境温度发生改变，档位输入模块的电压就会发生改变。

可选的，上述处理器可以为比较器。可以通过比较器比较基准电压和档位电压，在比较后输出控制信号。由放大器的原理可知，该控制信号的电压是VCC(即上述的高电平的控制信号)或GND(即上述的低电平的控制信号),VCC信号是一个能开启三极管Q1的高电平电压信号，GND信号是一个无法开启三极管Q1的低电平电压信号。

通过上述实施例，当环境温度(用上述的档位电压表征)达到一定的值(该值是通过档位选择模块的固定电阻来确定，该值通过上述的基准电压表征)后，三极管Q1(即上述的第一二极管)将开通，Q1的开通将导致三极管Q101(即上述的第二二极管)的关断，进而使得继电器的触点(包括第一触点和第二触点)关闭，从而关闭了发热体的电源；如果环境温度没有达到一定的值，则三极管Q1不开通，此时继电器在三极管Q101的作用下会直接开通，从而可以启动发热体加热。

需要说明的是，上述实施例中的驱动电路中包括两个三极管：三极管Q1和三极管Q101，通过这两个三极管实现继电器的开关功能，也即，通过三极管Q1和三极管Q101共同驱动继电器JDQ。

可选的，上述实施例还包括电阻R12(是滞后比较器的组成部分，用于反馈)、电阻R19(用于驱动三级管Q1)、电阻R20(用于驱动三级管Q1)、电阻R201(用于驱动三极管Q101)和二极管D101(用于为继电器JDQ蓄流)。

采用本发明，由于档位采集模块中的档位开关可以接入很多个档位，所以可以实现不同档位的不同温度，另外由于上述实施例中的发热体是一个发热丝，从而在档位开关开到不同的档位上都是通过该发热体204来加热的，也即，不同档位的加热功率相同，以实现快速发热的目的。

根据本发明实施例，提供了一种电暖气的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电暖气的控制方法，图3是根据本发明实施例的一种电暖气的控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S302，采集环境信息和档位信息，基于环境信息和档位信息输出档位电压；

步骤S304，比较档位电压和基准电压，以生成控制信号；

步骤S306，在控制信号的控制下，开启或关断发热体的加热。

通过本发明上述实施例，在采集环境信息和档位信息之后，可以基于环境信息和档位信息输出档位电压；进而根据输出的档位电压，比较档位电压和基准电压，以生成控制信号，以通过生成的控制信号控制开关电路开启或关断发热体的加热；进而在控制信号的控制下，开启或关断发热体的加热。采用本发明，可以通过档位电压和基准电压的比较结果，生成不同的控制信号以开启或关断发热体的加热，解决了现有技术中机械式电暖气控制温度精度差的技术问题，较好的控制了机械式电暖器的温度，提高了机械式电暖气控制温度的精度，达到了快速加热的目的，维修较为简便，成本较低。

可选的，上述采集环境信息和档位信息，基于环境信息和档位信息输出档位电压具体可以通过如下方式实现：在采集电路采集到环境信息和档位信息后，将采集到的环境信息转换为电信号，将采集到的档位信息转换为不同的电阻值，并通过转换后的电信号和转换后的电阻值，计算输出档位电压。

上述基准电压可以预先设置。上述基准电压可以由各种方法产生，如利用TL431产生基准电压，或利用稳压管产生基准电压，或利用二极管产生基准电压。上述基准电压的电压值也是多样的，该基准电压可以是固定不变的，也即不随外界环境而改变；另外，该基准电压的电压值不大于比较器的供电电压。

上述比较档位电压和基准电压，以生成控制信号具体可以通过如下方式实现：比较器(上述比较器包括但不局限于电压比较器、单线比较器、迟滞比较器和双限比较器)，如电压比较器在接收到档位电压与基准电压之后，将接收到的档位电压和基准电压与其自身的参考固定电压进行比较，相应的输出高电平或低电平，将生成的高电平或低电平作为控制信号。

上述在控制信号的控制下，开启或关断发热体的加热具体可以通过如下方式实现：可以通过控制信号的电平高低，导通或关断三极管、二极管、和\或单刀开关，进而开启或关断发热体的加热。上述三极管包括但不局限于硅三极管和锗三极管。上述二极管包括但不局限于普通二极管和双向二极管。上述单刀开关可以为单刀双掷开关。上述加热体可以为金属加热体，如紫铜加热体、铝钛合金加热体、钢杯加热体和铸铝加热体，也可以为非金属加热体，如水晶加热体。

采用本发明上述实施例，可以通过档位电压和基准电压的比较结果，生成不同的控制信号以开启或关断发热体的加热，以较低的成本实现了精确控制机械式电暖气温度的目的。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。